Verfahren zur Verringerung der Schirmung einer Radbremsscheibe für ein Schienenfahrzeug und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der infolge von Bremsvorgängen aufgetretenen Schirmung einer Radbremsscheibe für ein Schienenfahrzeug. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Solche Radbremsscheiben für Schienenfahrzeuge werden beidseits eines Schienenrades eines Schienenfahrzeugs mit einer Vielzahl von umfänglich verteilten Durchgangsschrauben befestigt.

Die Radbremsscheibe wird durch die Verschraubung an dem Radkörper gehalten.

Insbesondere bei sogenannten Notfallbremsungen kommt es zu starken Tem- peraturerhöhungen der Radbremsscheibe, was zu einer tellerförmigen Verformung der Bremsscheibe führt. Ein solches Verformungsverhalten wird auch als Schirmung bezeichnet. Eine solche Schirmung der Radbremsscheibe kann nach längerer Laufzeit zu Dickenschwankungen oder auch lokalen hohen thermischen Belastungen führen, die möglichst zu vermeiden sind.

Durch die Verschraubung kann es im angezogenen Zustand der Radbremsscheibe am Schienenrad nur zu einer gering ausgeprägten Schirmung kommen, da die zur Verschraubung eingesetzten Dehnschrauben die Radbrems- scheibe in ihrer Ausgangsform weitgehend halten.

Bei Radbremsscheiben von Schienenfahrzeugen sind die Standzeiten der Radbremsscheiben oft erheblich größer als die Standzeiten der Schienenräder, so dass teilverschlissene Radbremsscheiben von einem verschlissenen Schienenrad auf ein neues Schienenrad montiert werden. Eine solche Wiedermontage ist technisch jedoch nur bis zu einem gewissen

Maß an Schirmung der Radbremsscheiben möglich und zulässig.

Zur Verringerung einer solchen infolge von Bremsvorgängen aufgetretenen Schirmung einer Radbremsscheibe ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Reibfläche der Radbremsscheibe zu überdrehen, um vorhandene oberflä- chennahe Eigenspannungen der Radbremsscheibe zu reduzieren. Dadurch ist ermöglicht, eine Restschirmung der Radbremsscheibe bei der Verschraubung der Radbremsscheibe am Schienenrad zu beseitigen.

Problematisch ist, wenn die Schirmung der Radbremsscheibe ein Maß an Schirmung übersteigt, das durch Überdrehen nicht so weit reduzierbar ist, dass durch Verschrauben der Radbremsscheibe eine plane Reibfläche zu erreichen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verringerung der Schirmung einer Radbremsscheibe für ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, mit dem auch Radbremsscheiben mit größeren Schirmungswerten wiederverwendet werden können.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzustellen.

Die erste Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Verringerung der infolge von Bremsvorgängen aufgetretenen Schirmung einer Radbremsscheibe für ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die zweite Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines sol chen Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach Feststellen einer Abweichung einer Reibfläche der Radbremsscheibe aus einer durch einen Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene die Reibfläche der Radbremsschei be in die durch den Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene dauerhaft zurückverformt.

Mit einem solchen Verfahren ist es ermöglicht, die durch die bei einem Bremsvorgang entstandene Hitze erzeugten Eigenspannungen der Radbremsscheibe in mechanischer Weise durch Überdrücken der Radbremsscheibe in einer der entstandenen Schirmung entgegengesetzten Richtung mechanisch

zurückzuverformen.

Dadurch kann die Wiedermontagerate teilverschlissener Radbremsscheiben deutlich erhöht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante weist das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Verfahrensschritte auf: a) Einlegen der Radbremsscheibe in einen Unterstempel;

b) Absenken eines Oberstempels auf eine radial innere Teilfläche der Reibflä- che der Radbremsscheibe, bis die radial innere Teilfläche der Reibfläche der Radbremsscheibe in die durch den Umfangsrand der Reibfläche aufgespann- ten Ebene zurückverformt ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante erfolgt vor Schritt a) ein Ausrichten des Unterstempels derart, dass eine Auflagefläche des Unterstempels umgekehrt zur Schirmung der Radbremsscheibe eine Mulde ausbildet, wobei die Tiefe der Mulde in Abhängigkeit von der Abweichung der Reibfläche der Radbremsscheibe aus der durch den Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene eingestellt wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante erfolgt das Ausrichten eines zweiteiligen Unterstempels mit einer kreis- oder kreisförmigen Innenauflage und einem die Innenauflage umschließenden Außenring derart, dass eine ringförmige Lagerfläche des Außenrings gegenüber der Innenauflage um ein dem gemessenen Schirmungs- bzw. Teilerungsmaß angepasstes Maß erhöht ist.

Ein solcher zweiteiliger Unterstempel ist kostengünstig herstellbar und erlaubt in einem einfachen Verfahrensschritt, die Tiefe der Überdrückung in einfacher Weise einzustellen, so dass dadurch ein weggesteuertes Überdrücken ermöglicht wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante wird in Schritt b) der Oberstempel auf den radial inneren Randbereich der Reibfläche der Rad- bremsscheibe so weit abgesenkt, bis der radial innere Randbereich der Reibfläche der Radbremsscheibe auf der Innenauflage aufliegt.

Durch ein solches zeitlich begrenztes Überdrücken der Radbremsscheibe las- sen sich die Eigenspannungen der Radbremsscheibe so weit reduzieren, dass ein anschließendes Festschrauben der teilverschlissenen Radbremsscheibe am Rad des Schienenfahrzeugs wieder ermöglicht ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist es auch denkbar, die Abweichung der Reibfläche der Radbremsscheibe aus einer durch einen Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene vorab zu messen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist es auch denkbar, vor Schritt a) die Reibfläche der Radbremsscheibe zur Reduzierung von ober- flächennahen Eigenspannungen zusätzlich spanend vorzubearbeiten.

Dadurch ist ermöglicht, auch Radbremsscheiben mit stärkerer Schirmung durch die spanende Bearbeitung der Reibfläche der Radbremsscheibe so

vorzubearbeiten, dass bei der anschließenden Überdrückung die Schirmung der Radbremsscheibe auf ein zulässiges Maß reduziert werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens weist einen Unterstempel und einen in Richtung des Unterstempels verfahrbaren Oberstempel auf.

Der Unterstempel weist eine gegenüber einem ringförmigen Außenrand des Unterstempels in ihrer Tiefe einstellbare, muldenförmige Auflagefläche auf.

Der Oberstempel weist eine Andruckfläche auf, deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Außenrandes des Unterstempels.

Dadurch ist ermöglicht, durch Aufsetzen des Oberstempels auf die in den Un terstempel eingelegte Radbremsscheibe die Radbremsscheibe entgegen ihrer Schirmung zu Überdrücken.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Unterstempel mehrteilig ausgebildet, mit einem den ringförmigen Außenrand des Unterstempels bil- denden Außenring und wenigstens einem in den Außenring einlegbaren Innen ring.

Dabei ist die Dicke des Außenrings größer als die Dicke des Innenrings, wobei bei auf dem Außenring aufliegender Bremsscheibe diese in einem gewünschten, vorbestimmten Maß entgegen der Schirmung zum Innenring des Unterstempels hin überdrückbar ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante weist die Vorrich tung eine Vielzahl solcher Innenringe gleichen Durchmessers, aber unterschiedlicher Dicken auf.

Dadurch ist ermöglicht, Radbremsscheiben mit unterschiedlich stark ausge prägter Schirmung mit der Vorrichtung hinreichend zu Überdrücken. Die Höhe der Stufe zwischen dem Innenring und dem Außenring des Unterstempels ist dabei durch Austausch und Einsetzen eines Innenrings mit vorbestimmter Dicke in einfacher Weise möglich.

Denkbar ist auch, den Außenring auf einen beispielsweise hydraulisch verfahrbaren Innenring oder Innenzylinder aufzu legen, wobei der Innenring bzw. Innenzylinder je nach Maß der Schirmung der zu bearbeitenden Radbremsscheibe eine geeignete Stufe zur Auflagefläche des Außenrings bildet.

Anstelle einer solchen Stufe im Unterstempel zwischen Außenring und Innenring ist es auch denkbar, dass die Auflagefläche des Unterstempels radial nach innen stetig abfallend geformt ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Außenrings einer Vor richtung,

Fig. 2 eine Schnittansicht durch den Außenring entlang einer in Fig. 1 mit INI bezeichneten Linie,

Fig. 3 eine Vergrößerungsansicht des in Fig. 2 gezeigten Schnitts des

Außenrings, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines beschriften Innenrings und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsvariante eines Oberstempels der Vorrichtung.

In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Radbremsscheibe, des Außenring, des Innenrings, des Oberstempels und dergleichen. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, d.h., durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach Feststellen einer Abwei- chung einer Reibfläche der Radbremsscheibe aus einer durch einen Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene die Reibfläche der Radbremsscheibe in die durch den Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene dauerhaft zurückverformt.

Als„Abweichung einer Reibfläche der Radbremsscheibe aus einer durch einen Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene“ wird hier eine Verformung der Reibfläche der Radbremsscheibe aus einem ursprünglich planen Zustand, bei der die Reibfläche in einer durch den Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene liegt, in einen Zustand, bei dem die Reibfläche zumindest teil weise aus dieser Ebene hervorsteht und insbesondere tellerförmig gewölbt ist.

Dabei kann das Feststellen einer solchen Abweichung der Reibfläche der Rad bremsscheibe aus einer durch einen Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene beispielsweise in Gestalt einer statistischen Analyse gebrauchter Radbremsscheibe erfolgen. Bei einer solchen statistischen Analyse wird beispielsweise festgestellt, dass alle Radbremsscheiben nach Gebrauch eine Ab- weichung zeigen, die in einem bestimmten Intervall liegt, beispielsweise in einem Intervall von 0,4mm bis 0,7 mm.

Alternativ kann das Feststellen einer solchen Abweichung der Reibfläche der Radbremsscheibe aus einer durch einen Umfangsrand der Reibfläche aufge- spannten Ebene auch durch jeweilige Sichtprüfung mit oder ohne anschließende Vermessung der Radbremsscheibe erfolgen.

Schließlich ist auch eine Messung einer solchen Abweichung der Reibfläche der Radbremsscheibe aus einer durch einen Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene als Bestandteil eines Verfahrens zur Verringerung der infolge von Bremsvorgängen aufgetretenen Schirmung einer Radbremsscheibe für ein Schienenfahrzeug denkbar.

In den Figuren 1 bis 5 sind Bauteile einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verringerung der infolge von Bremsvorgängen aufgetretenen Schirmung einer Radbremsscheibe für ein Schienenfahrzeug dargestellt.

Die Figuren 1-3 zeigen dabei einen Außenring 2 als Bauteil eines Unterstempels der Vorrichtung.

Fig. 4 zeigt einen in den Außenring 2 einlegbaren Innenring 3 als Teil des Unterstempels der Vorrichtung.

Fig. 5 zeigt einen Oberstempel 4, der dazu dient, eine geschirmte oder getellerte Radbremsscheibe (nicht gezeigt) nach Einlegen in den in den Figuren 1-4 gezeigten Unterstempel aufzulegen und durch Andrücken des Ober stempels 4 in einer Richtung senkrecht zur Andruckfläche 43 des Oberstempels 4 die Radbremsscheibe zu Überdrücken.

Wie in den Figuren 1-3 gezeigt, weist der Außenring 2 einen ringförmigen Grundkörper 21 auf, der in einem radial inneren Bereich abgestuft ausgebildet ist. Der Bereich des Außenrings 2 mit der radial äußeren Außenstufe 22 weist dabei eine Dicke t2 auf, die größer ist als eine Dicke t ₃ des in Fig. 4 beispielhaft gezeigten Innenrings 3.

Die Dicken werden dabei in einer Richtung senkrecht zu einer durch den Umfangsrand des Außenrings 2 bzw. des Innenrings 3 aufgespannten Ebene gemessen.

Der Innenring 3 besteht in der hier gezeigten Ausführungsvariante aus einem Ringkörper 31 mit zylindrischem Außen- und Innenrand sowie einer ebenen Lagerfläche 32. Die Dicke t ₃ des Innenrings 3 ist hier über den gesamten Ringkörper 31 hin konstant.

Die eine innere Stufe des Außenrings 2 ist als Lagerfläche 23 zur Auflage eines radial äußeren Bereichs einer zu bearbeitenden Radbremsscheibe ausgebildet.

Der senkrecht zur Lagerfläche 23 ausgebildete Innenrand 24 am Übergang zur Außenstufe 22 dient dabei der exakt konzentrischen Auflage der zu bearbeitenden Radbremsscheibe.

Der Durchmesser d _2i der Ringöffnung des Außenrings 2 ist bevorzugt so be messen, dass der Innenring 3 exakt bzw. nahezu spielfrei in diesen einlegbar ist, um eine konzentrische Anordnung des Außenrings 2 zum Innenring 3 zu gewährleisten.

Die Vorrichtung weist bevorzugt eine Vielzahl von solchen Innenringen 3 auf, die sich lediglich in ihren Dicken t ₃ voneinander unterscheiden, so dass je nach Maß der Schirmung der Radbremsscheibe ein entsprechender Innenring 3 in den Außenring 2 eingelegt werden kann, wobei die Dicke des Innenrings 3 das Maß der Überdrückung der Radbremsscheibe durch den Oberstempel 4 be stimmt.

Neben den hier gezeigten Ausführungsvarianten des Außenrings 2 und des Innenrings 3 ist es auch denkbar, die Lagerfläche 23 des Außenrings 2 und/oder die Lagerfläche 32 des Innenrings 3 radial nach innen stetig abfallend zu for men.

Denkbar ist auch, anstelle des Innenrings 3 einen Unterstempel bereitzustellen, der eine gegenüber einem ringförmigen Außenrand des Unterstempels in ihrer Tiefe einstellbare, muldenförmige Auflagefläche aufweist, die beispielsweise hydraulisch relativ zur Lagerfläche 23 des Außenrings 2 in ihrer Höhe entsprechend dem Maß der Schirmung der zu bearbeitenden Radbremsscheibe einstellbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung der Schirmung einer Radbremsscheibe für ein Schienenfahrzeug wird bevorzugt in einem ersten Schritt die Abweichung einer Reibfläche der Radbremsscheibe aus einer durch einen Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene gemessen. Denkbar ist auch, wie weiter oben erwähnt, die Abweichung vorab statistisch zu erfassen.

Daraufhin wird der Unterstempel derart ausgerichtet, dass eine Auflagefläche des Unterstempels umgekehrt zur Schirmung der Radbremsscheibe eine Mulde ausbildet. Die Tiefe der Mulde wird dabei in Abhängigkeit von der Abweichung der Reibfläche der Radbremsscheibe aus der durch den Umfangsrand der Reibfläche aufgespannten Ebene eingestellt.

Danach wird die Radbremsscheibe in den Unterstempel so eingelegt, dass die Schirmung bzw. Tellerung von dem Unterstempel weg in Richtung des auf die Radbremsscheibe anschließend abzusenkenden Oberstempels 4 zeigt.

Die Radbremsscheibe liegt dabei mit einem radial äußeren Rand der der Reibfläche der Radbremsscheibe abgewandten Unterseite auf.

Schließlich wird der Oberstempel 4 auf eine radial innere Teilfläche der Reibfläche der Radbremsscheibe abgesenkt, bis die radial innere Teilfläche der Reibfläche der Radbremsscheibe auf der Auflagefläche des Unterstempels aufliegt bzw. diese berührt.

Durch diese Überdrückung der Radbremsscheibe werden die aufgrund der Er hitzung infolge von Bremsvorgängen erzeugten Eigenspannungen in der Rad bremsscheibe mechanisch zurückgeformt.

Dadurch ist ermöglicht, dass die Radbremsscheibe nach erfolgtem Überdrücken erneut an einem Schienenrad eines Schienenfahrzeugs befestigt, insbe sondere verschraubt werden kann.

Das Ausrichten des Unterstempels erfolgt dabei im Falle des in den Figuren 1-4 gezeigten zweiteiligen Unterstempels derart, dass der Innenring 3 oder auch eine kreisförmige Innenauflage und ein diesen bzw. diese umschließender Außenring 2 derart ausgerichtet werden, dass eine ringförmige Lagerfläche 23 des Außenrings 2 gegenüber dem Innenring 3 bzw. der kreisförmigen Innenauflage um ein dem gemessenen Schirmungs- bzw. Tellerungsmaß angepasstes Maß erhöht ist. Denkbar ist auch, den Unterstempel wegzulassen und den Oberstempel 4 auf eine radial innere Teilfläche der Reibfläche der Radbremsscheibe um ein vorbestimmtes Maß abzusenken, um die Reibfläche der Radbremsscheibe in ihre plane Ursprungsform zurückzuformen.

Bei besonders ausgeprägter Schirmung der Radbremsscheibe ist es auch denkbar, vor dem Einlegen der Radbremsscheibe in den Unterstempel die Reibfläche der Radbremsscheibe zur Reduzierung von oberflächennahen Eigenspannungen zunächst oder auch in einem sich an die Überdrückung anschließenden Verfahrensschritt spanend zu bearbeiten.

Bezugszeichenliste

2 Außenring

21 Ringkörper

22 Außenstufe

23 Lagerfläche

24 Innenrand

3 Innenauflage

31 Ringkörper

32 Lagerfläche

4 Oberstempel

41 Druckstück

42 Bohrung

43 Andruckfläche

Ö2\ Innendurchmesser d _3a Außendurchmesser d ₄ Außendurchmesser t ₂ Dicke

t ₃ Dicke